大跨度连续梁悬臂施工技术研究

王建明

（上海羽畅建筑工程有限公司，上海市 201202）

1 工程背景

该工程为大芦线航道整治二期工程跨越大治河的一座桥梁，航道面宽102 m、通航净宽79 m。主桥采用预应力混凝土连续梁，跨径布置为63 m+107m+63m，整幅布置，桥宽10m，梁高3.1～6.2m，单箱单室直腹板截面，0#块长13 m，1#～11#悬浇段长度分别为3.5 m、4 m、4.5 m，最重3#段重量132.3 t，边跨现浇段长8.4 m，合拢段长度为2 m。

2 0#块施工

0#块总长13m，两边离墩柱边各外伸5m，墩顶处梁高6.2m，顶板厚度从0.516m渐变至0.28m，底板厚度从0.75 m渐变至0.673 m，腹板厚度为0.8 m。受力复杂、梁段高、管道集中、钢筋密集、混凝土数量较多。

2.1 0#块支架设计

0#块承重支架由φ609×12mm钢管立柱、双拼500×200 H N型钢纵梁、2[36型钢纵梁组成。609×12 mm钢管用预埋件固定在承台上。图1为0#块支架设计图。

2.2 主墩0＃块支架承重体系组成

墩身外每侧对称设两排立柱，分别距承台纵桥向中心线1.9 m和3.6 m设置。每排分别设3根609×12 mm钢管立柱成一排，一根布置在横桥向中心线位置，另两根柱分别距承台横桥向中心线3.5 m设置。承台纵桥向外侧6根钢管柱为斜柱，倾斜角度约75°，钢管柱顶部垫板和纵搁梁焊接，底部和预埋锚板加强焊接。

立柱顶设双拼H N500×200钢管上纵搁梁，墩身两侧纵搁梁长14m，墩身中心线处纵搁梁长5.5m，并且利用两根对穿的32精轧螺纹钢将纵搁梁同墩身固定。钢管纵搁梁顶设砂筒，砂筒上搁置12 m长双拼H N500×200横梁。钢管立柱横向、纵向均采用工25和[16型钢打剪刀撑。

翼板下每侧在横梁上纵向放两根H N500×200型钢纵梁，间距1.35 m。底模板下设置双拼[36纵梁，纵梁布置可参照挂篮底平台纵梁。H型钢横梁在与钢管纵搁梁交叉位置设钢筒上下焊接，与底板及翼板下纵梁设锲块上下焊接固定。

3 墩梁临时固结

对于采用双悬臂施工的连续梁，由于施工过程的复杂性，双悬臂两侧受力不同，会在墩梁支撑处产生不平衡力矩。为防止由于不平衡力矩过大导致梁体倾覆，在悬臂施工时需对墩梁实行临时固结。临时固结立柱全部采用钢管，并浇注C40混凝土，形成钢管混凝土柱。临时墩底端通过预埋钢筋与承台固结，顶端采用封头钢管支座支承于箱梁底部，拆除时仅需割除钢管支座即可将临时柱同箱梁分离，能够防止影响箱梁混凝土外观质量。根据该标段箱梁结构，每侧共设置2根临时固结钢管，立柱内充填C40混凝土。每根临时墩内均设置1束O V M15-7预应力钢铰线。图2为墩梁临时固结设计图。

图1 0#块支架设计图（单位：mm）

图2 墩梁临时固结设计图（单位：mm）

临时固结钢束采用波纹管通过箱梁，并在梁顶按照图2进行锚固，待0#块预应力张拉完成后挂篮拼装前进行张拉。临时墩的布置对挂篮拼装和前移无影响。在边跨合拢段施工完成，张拉了全部合拢束后，即可拆除临时固结。临时固结解除时首先放张钢绞线，再气割支撑钢管，并拆除顶端锚固螺栓，解除时做到对称缓慢均匀。

4 挂篮设计

4.1 挂篮设备选型

该工程拟采用三角桁架式挂篮，其结构简单，杆件受力明确，美观轻巧，走行快捷安全，刚度大，变形小。主要结构由主桁承重系统、底平台和模板系统、悬吊系统、行走系统、反压装置与后锚系统组成。挂篮总重43.7 t，挂篮自重与箱梁块体重量比值0.33，挂篮承重时抗倾覆安全系数2.45，挂篮行走时抗倾覆安全系数3，挂篮前趾累计最大变形量19.4 mm。图3为挂篮设计图。

图3 挂篮设计图（单位：mm）

4.2 挂篮结构介绍

4.2.1 主桁承重系统

主桁承重系统包括挂篮立柱，纵向大梁，立柱拉板，前、后上横梁，横向稳定连杆等。挂篮主桁承重系统由两片三角桁架片组成，中间用横向稳定连杆连接成稳定体系。三角桁架片由挂篮三角架立柱、纵向大梁、拉板组成稳定三角桁架体系。其中立柱采用2[36b，纵向大梁采用2根H N500×200型钢。前上横梁采用2I40b型钢，安装在纵向大梁前端。后上横梁采用2[36b钢。主桁架前端前支点采用2组双拼28号槽钢垫梁，底部不平整采用枕木垫平，后端每根纵梁末端采用一道反压梁（双拼36b槽钢）直接锚固在箱梁肋板两侧。

4.2.2 底平台和模板系统

（1）底平台和模板系统包括底平台、侧模、内模、端模和工作平台等。底平台由底模、纵梁、前下横梁及后下横梁组成。挂篮底模采用钢模板，面板为6 mm钢板，[10横向分配梁（间距30 cm）组成，两侧边同外侧模板用对拉杆连接。每只挂篮对称设6根2[36纵梁+1根[36纵梁，梁长6 m。前下横梁采用双拼36槽钢，后下横梁采用双拼36b槽钢。前后吊杆采用32精轧螺纹钢，通过吊扣板。

（2）外侧模支承在侧模托梁上，每侧2根，与侧模焊接固定。导梁前端悬吊在挂篮前上横梁上，后端悬吊在已浇箱梁翼板下。挂篮前移时外侧模与导梁利用手拉葫芦下放，并搁置在底平台操作平台上，临时固定后，随底平台前移，到位后用后吊杆重新锚固。

（3）内模板长5 m，顶板及部分腹板采用钢模板，其余腹板处采用散模。内模体系支承在内模托梁上，内模板可直接搁置在支架上，临时固定即可。托梁前端悬吊在挂篮前上横梁上，后端悬吊在已浇箱梁顶板下，距后端吊点400 mm设置走行导向轮，挂篮前移时内模与托梁随其滑移，到位后吊点前移，并重新锚固。

4.2.3 悬吊系统

悬吊系统由13根前吊杆、13根后吊杆以及千斤顶、吊点分配梁、垫板等组成。吊杆材料选用Φ32精轧螺纹钢。吊杆底端连接吊扣与前、后下横梁耳座用40销轴销接，以适应箱梁底板角度的变化。前吊杆上端用短支承分配梁、垫板、螺母锁定于前上横梁上，后吊杆直接通过支承梁、千斤顶支承在箱梁翼板根部与底板上，挂篮前移时先拆除后吊杆，挂篮前移到位后重新安装、加压固定。

4.2.4 行走系统

挂篮前移系统由主三角桁架纵梁底走行平滚与走行反压平滚装置等组成。挂篮行走时，将前端支点垫梁换成走行平滚，纵梁后端安装反压平滚，每根纵梁各采用一组10 t倒链作为动力，滑移完成挂篮行走。

4.2.5 反压装置与后锚固系统

挂篮主桁架正对箱梁腹板，并设反压锚梁，在箱梁顶设预留孔，通过精轧螺纹钢筋将锚梁锚固在箱梁上，以锚固挂篮，防止倾覆，挂篮行走时，将锚梁换成反压轮，以此保持挂篮行走时的平衡与安全。

4.3 悬浇段施工

（1）挂篮预压

挂篮拼装完成后，对结构螺栓杆件数量、规格等进行仔细检查，合格后进行加载预压。预压的目的是检验挂篮的承载力与安全可靠性，消除结构的非弹性变形并测定挂篮弹性变形，同时对挂篮的加工及拼装质量进行检验。

堆载采取分级加载的办法进行。两只挂篮的预压应同步对称进行，预压重量不少于1.1倍的结构物最大自重，荷载按分区重量加载，分步进行，在底板上加载，荷载分布尽量模拟箱梁混凝土荷载。挂篮的预压荷载采用砂袋，各砂袋的重量尽量相等，以有利于控制预压总重量。预压施工时，注意不要破坏测试基准点。

（2）挂篮的调整及使用

挂篮在每个块段的施工程序为：底模及外模调整就位→绑扎底板钢筋→绑扎腹板钢筋→安放腹板预应力管道→内模安装，调整就位→绑扎顶板钢筋安放顶板预应力管道→混凝土浇筑→养生及预应力穿束→预应力张拉→移挂篮。其中，挂篮标高调整和挂篮前移行走是重点。

挂篮调整：挂篮拼装好后进行底模高程和中心位置调整，调整方法是用水准仪和全站仪坐标法控制前端角点坐标。梁端高程随荷载的变化是一个动态变化的过程，为使成桥后线形符合设计理想线形，预先对梁端进行一定预抛高。因此，立模标高=设计高程+挂篮变形+结构预抛高。

挂篮前移：挂篮前移动力采用倒链牵引，箱梁悬浇块件待张拉预应力后方可松落挂篮，准备前移。箱梁块件张拉预应力后，将挂篮各部位吊杆均匀松落，将反伸吊框安装完成后，方可将后排吊杆全部解除，然后将挂篮侧模后支点落在底盘上。桥面主桁需准备的工作是将主桁架顶起后在垫块上操垫走行平滚，并安装行走反压平滚，将后锚梁解除。

（3）挂篮使用时的安全控制措施

a.为保证挂篮纵移位置正确，主梁位置应测量准确放线。

b.挂篮前移速度不宜过快，两边前移应同步，防止支点与滑道卡住导致走行困难，影响结构安全。可用油漆标出刻度线，前移时设专人观察，发现不一致时及时调整。

c.挂篮走行到位后，锚固后锚系统，安装底模平台后收紧前吊杆并安装后吊杆，使前吊杆、后吊杆及后锚吊杆均处于施工前受力状态。

d.挂篮在前移和浇筑混凝土时，若遇6级以上大风，应停止施工。挂篮在停止施工时后锚吊杆应处于工作状态。

e.挂篮施工属高空作业，现场应做好栏杆、扶梯，并悬挂安全网，施工人员要按技术要求和安全操作规程作业，以确保施工质量和施工安全。

f.走行前必须设置防前倾保险措施，可在纵梁末端各设置一道5 t倒链保险。

5 合拢段施工

合拢段的施工顺序为先边跨，后中跨。边跨合拢段混凝土浇筑完成，并张拉合拢束后，拆除0#块的临时固结，完成结构的体系转换，然后进行中跨合拢段施工。合拢段具体施工程序为：

安装施工吊架→立模→绑扎钢筋及纵向预应力管道→安装劲性骨架→压配重→混凝土浇筑及养生→拆除临时刚接→预应力张拉并压浆。

（1）合拢段的施工吊架及模板

采用吊模法施工。为节省工期、方便施工，拟利用合拢段一侧的挂篮和模板直接在现场改制成合拢段的吊架和模板。施工方法是先拆除和卸落合拢段一侧的挂篮和模板，然后将另一侧挂篮主桁的一端穿过合拢段，使挂篮主桁支承在合拢段两侧箱梁悬臂端，形成合拢段施工吊架，挂篮底盘和模板改制后，随前、后上横梁一起滑移就位。

（2）合拢锁定

根据设计及施工的要求，合拢前精确测量合拢两边梁段中线、标高，确定误差是否在设计规定值范围内，确定需进行调整误差值的大小。合拢前10～15 d，收集现场实测间隔1 h的温度资料，从中确定一天中温度较低且较稳定，最接近结构设计温度的时间，作为合拢锁定和浇筑混凝土的施工时间。

为缩短合拢时劲性骨架的安装及焊接时间，一般分2次完成。当劲性骨架安装就位时先焊接固定一端，待合拢时再焊接固定另一端。在劲性骨架焊接前，两悬臂端用水箱压重，以保证结构合拢过程中的平衡与稳定。

6 结语

实践证明，上述工艺对于大跨度悬臂施工桥梁而言是完全可行的，施工过程中各节段的线形和质量均满足要求，可为同类工程的施工提供借鉴。